Вариант 5, страница 76 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Самостоятельные работы. СР-6. Электризация тел. Электрическое поле. Строение атома - страница 76.

Условие.

Вариант 5

1. Если поднести руку к наэлектризованному султану, то его бумажные листочки расходятся. Почему?

2. Если комната невелика, а людей в ней много, то электризация тел путём трения, а также другие опыты по электричеству плохо удаются. Почему?

3. Какие изменения произошли с атомом хлора, если он превратился в отрицательный ион?

Решение.

1. Описанное явление будет наблюдаться в том случае, если рука человека, подносимая к султану, заряжена одноименно (тем же знаком) с султаном.

Тело человека является проводником. Если предположить, что и султан, и рука заряжены, например, положительно, то при сближении руки с султаном произойдет следующее. Положительный заряд руки будет отталкивать подвижные положительные заряды в проводящей системе султана. Эти заряды переместятся как можно дальше от руки, то есть из верхней части султана (стержня) вниз, на его бумажные листочки.

В результате такого перераспределения заряд на каждом из листочков увеличится. Согласно закону Кулона, сила отталкивания между одноименно заряженными телами прямо пропорциональна произведению величин их зарядов. Так как заряд на листочках возрастет, сила их взаимного отталкивания также увеличится, что и приведет к тому, что они разойдутся на больший угол.

Стоит отметить, что если бы рука была электрически нейтральной (незаряженной), то наблюдался бы обратный эффект: листочки бы опадали. Это связано с явлением электростатической индукции, при котором в нейтральной руке индуцировался бы заряд, противоположный по знаку заряду султана, который притянул бы к себе заряды с листочков, уменьшая их взаимное отталкивание.

Ответ: Бумажные листочки расходятся, потому что рука заряжена тем же знаком, что и султан. Заряд руки отталкивает одноименные заряды султана в самую дальнюю часть — на листочки, увеличивая их заряд и силу взаимного отталкивания.

2. Опыты по электризации тел плохо удаются в небольшой комнате с большим количеством людей из-за высокой влажности воздуха.

Каждый человек в процессе дыхания и потоотделения выделяет в окружающую среду водяной пар. В замкнутом и небольшом пространстве это приводит к значительному повышению относительной влажности воздуха.

Молекулы воды являются полярными, из-за чего влажный воздух и тонкая пленка влаги, которая конденсируется на всех поверхностях, обладают небольшой электропроводностью. Когда мы пытаемся наэлектризовать тело (например, трением), сообщенный ему электрический заряд не накапливается на нем, а очень быстро "стекает" с него через проводящий влажный воздух или слой влаги на его поверхности.

Таким образом, высокая влажность препятствует накоплению и сохранению статического заряда, что делает проведение большинства электростатических опытов невозможным или, по крайней мере, очень затруднительным.

Ответ: Большое количество людей в небольшой комнате значительно повышает влажность воздуха. Влажный воздух является проводником, поэтому статические заряды, необходимые для опытов, быстро стекают с наэлектризованных тел, не позволяя эксперименту удаться.

3. Превращение нейтрального атома хлора в отрицательный ион связано с присоединением к атому одного или нескольких электронов.

Нейтральный атом хлора (Cl) имеет в своем составе 17 протонов (положительно заряженных частиц) в ядре и 17 электронов (отрицательно заряженных частиц), вращающихся вокруг ядра. Общий заряд атома равен нулю.

Атом хлора имеет на своей внешней электронной оболочке 7 электронов. Для достижения стабильного состояния (завершенной внешней оболочки с 8 электронами) ему энергетически выгодно принять один дополнительный электрон.

Когда атом хлора присоединяет один электрон, происходят следующие изменения:

1. Количество электронов увеличивается с 17 до 18.

2. Количество протонов в ядре остается неизменным (17), так как это определяет химический элемент.

3. Поскольку число электронов (18) становится больше числа протонов (17), частица приобретает избыточный отрицательный заряд, равный заряду одного электрона. Ее суммарный заряд становится равен -1 (в единицах элементарного заряда).

4. Частица перестает быть нейтральным атомом и становится отрицательно заряженным ионом — анионом, который обозначается как $Cl^{-}$.

Ответ: Атом хлора присоединил к себе один электрон. В результате число электронов в нем стало на один больше, чем число протонов, и он приобрел отрицательный заряд, превратившись в отрицательный ион $Cl^{-}$.